2.1.2 植物细胞工程（第2课时）（情境教学课件）-【大单元教学】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 第2课时 植物体细胞杂交技术 高中生物学 | 人教版（2019）| 选择性必修3·生物技术与工程 20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的超级作物。 讨论：用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？ 【问题探讨】 不能；因为两种生物之间存在着生殖隔离。 有没有一种方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？ 植物细胞的全能性 1 植物组织培养技术 2 目录 CONTENTS 植物体细胞杂交技术 3 三、植物体细胞杂交技术 活动 任务：植物体细胞杂交技术 请同学们自主阅读教材P36~38，小组合作思考讨论完成问题： 1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？ 2.用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？ 3.人工诱导原生质体间的融合方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？ 4.细胞融合后，共有几种细胞类型？符合要求的是哪种？ 5.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 三、植物体细胞杂交技术 1.植物体细胞杂交的概念 将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 2.过程 植物细胞融合 植物组织培养 2.过程 三、植物体细胞杂交技术 去除细胞壁 诱导原生质体融合 再生细胞壁 组织培养 方法： 原理： 目的： 酶解法（用纤维素酶和果胶酶） 利用酶的专一性 去除细胞壁，获得原生质体。 B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 A细胞 注意 区分原生质体和原生质层 原生质体：指的是脱去细胞壁的细胞，包括细胞膜、细胞质、细胞核。 原生质层：成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。 去壁 培养基中添加蔗糖且浓度略大于植物细胞质浓度，不仅为原生质体提供营养，而且能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常形态。 三、植物体细胞杂交技术 2.过程 去除细胞壁 诱导原生质体融合 再生细胞壁 组织培养 关键环节 方法： 化学方法：①聚乙二醇(PEG)融合法 ②高Ca2+-高pH融合法 原理： 物理方法：①电融合法 ②离心法等 细胞膜具有流动性 正在融合的原生质体 诱导融合 思考 筛选融合细胞： 原生质体融合后，培养基中共有 种细胞类型。 融合类型：AA、BB、AB 未融合类型：A、B 因此要对融合细胞进行筛选，筛选出所需融合类型：AB。 5 诱导融合后获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？ 不一定 7 2.过程 三、植物体细胞杂交技术 去除细胞壁 诱导原生质体融合 再生细胞壁 组织培养 正在融合的原生质体 诱导融合 再生出细胞壁 植物细胞融合完成的标志： 验证再生出新壁的实验： 质壁分离和质壁分离复原实验 再生出新的细胞壁 2.过程 三、植物体细胞杂交技术 去除细胞壁 诱导原生质体融合 再生细胞壁 组织培养 植物组织培养的原理： 植物体细胞杂交完成的标志： 植物细胞的全能性 培育成新植株 【实例】 白菜-甘蓝 2.过程 三、植物体细胞杂交技术 原 理：植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性。 生殖方式：无性生殖。 分裂方式：有丝分裂。 可遗传变异类型：染色体（数目）变异。 3.意义 三、植物体细胞杂交技术 植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。 优点 打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。 缺点 有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。 研究现状 三、植物体细胞杂交技术 思考 1.杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？ 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，因此不能按照人们的要求；表现出亲本所有的性状。 三、植物体细胞杂交技术 思考 2.A植物的染色体数目为2a，基因型为AaBb。B植物的染色体数目为2b，基因型为CcDd。根据植物体细胞杂交技术的相关原理完成表格。 生殖类型 变异类型 染色体数 染色体组数 基因组成 无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 染色体数目变异 两亲本染色体数之和：2a+2b 两亲本染色体组数之和：2+2 两亲本基因型之和：AaBbCcDd 三、植物体细胞杂交技术 思考 3.通过植物体细胞杂交技术得到的杂种植株，理论上是可育的。请解释原因。 杂种植株含有两整套遗传物质，减数分裂时同源染色体能正常联会，形成正常配子。 随堂检测 科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题： 随堂检测 (1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用　　　　　　　　酶处理植物细胞以除去细胞壁。 (2)过程②表示__________________，依据的生物学原理是 ______________________。 (3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是　　　　　　。 纤维素酶和果胶 诱导原生质体融合 细胞膜具有流动性 高尔基体 随堂检测 (4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是　　　　　　　　　，其中过程④表示　　　　　过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为　　　　　　。 (5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含　　　　条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体？ 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。 植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 m＋n 单倍体 课堂小结 原理 基础概括 过程 植物体细胞杂交 细胞膜具有一定的流动性 概念 生殖方式 分裂方式 植物细胞融合 植物细胞的全能性 可遗传变异类型 意义 植物组织培养 去除细胞壁 原生质体间的融合 再生出新的细胞壁 脱分化 再分化 感谢聆听！ 高中生物学 | 人教版（2019）| 选择性必修3·生物技术与工程 19 $$